JPWO2017168809A1 - Optical fiber scanner, illumination device and observation device - Google Patents
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Abstract
光ファイバスキャナ(1)は、光ファイバ(2)と、該光ファイバ(2)の外周面に固定された固定部材(3)とを備え、該固定部材(3)が、光ファイバ(3)の互いに交差する径方向において光ファイバ(3)とそれぞれ隣接し光ファイバ(3)の長手方向に伸縮する2つの振動部(51,52)と、該2つの振動部(51,52)を接続する接続部(6)とを備え、2つの振動部(51,52)が、光ファイバ(3)の外周面に突き当たる内面をそれぞれ有する。The optical fiber scanner (1) includes an optical fiber (2) and a fixing member (3) fixed to the outer peripheral surface of the optical fiber (2). The fixing member (3) is an optical fiber (3). The two vibrating parts (51, 52) that are adjacent to the optical fiber (3) in the radial direction intersecting each other and expand and contract in the longitudinal direction of the optical fiber (3) are connected to the two vibrating parts (51, 52). And the two vibrating parts (51, 52) each have an inner surface that abuts against the outer peripheral surface of the optical fiber (3).
Description
本発明は、光ファイバスキャナ、照明装置および観察装置に関するものである。 The present invention relates to an optical fiber scanner, an illumination device, and an observation device.
従来、光ファイバと該光ファイバの外周面に固定された圧電素子とを備え、圧電素子の伸縮によって光ファイバを屈曲振動させて光ファイバの先端から射出される光を走査する光ファイバスキャナが知られている(例えば、特許文献1参照。)。光を2次元的に走査するためには、互いに直交する2軸方向(X方向およびY方向)の屈曲振動を光ファイバに発生させる必要がある。そのため、特許文献1の光ファイバスキャナにおいては、光ファイバの周方向に90°ずれた位置にX方向用の圧電素子とY方向用の圧電素子を配置している。
2. Description of the Related Art Conventionally, there has been known an optical fiber scanner that includes an optical fiber and a piezoelectric element fixed to the outer peripheral surface of the optical fiber, scans light emitted from the tip of the optical fiber by bending and vibrating the optical fiber by expansion and contraction of the piezoelectric element. (For example, refer to Patent Document 1). In order to scan light two-dimensionally, it is necessary to generate bending vibrations in two optical axis directions (X direction and Y direction) orthogonal to each other in the optical fiber. For this reason, in the optical fiber scanner of
しかしながら、円筒状の光ファイバの外周面に平板状の圧電素子を貼り付ける作業は難しく、各圧電素子の貼り付け位置に誤差が生じ得る。光ファイバスキャナによる光の走査軌跡の形状は、X方向用の圧電素子とY方向用の圧電素子との相対位置に影響されるので、光ファイバへの圧電素子の貼り付け位置にずれが生じると、光の走査軌跡にも理想の走査軌跡からのずれが生じる。その結果、光ファイバスキャナの走査性能に個体差が生じ、安定した走査性能を得ることが難しいという問題がある。 However, it is difficult to attach a plate-like piezoelectric element to the outer peripheral surface of a cylindrical optical fiber, and an error may occur in the attaching position of each piezoelectric element. Since the shape of the scanning trajectory of light by the optical fiber scanner is affected by the relative position of the piezoelectric element for the X direction and the piezoelectric element for the Y direction, a shift occurs in the position where the piezoelectric element is attached to the optical fiber. The light scanning locus also deviates from the ideal scanning locus. As a result, there are individual differences in the scanning performance of the optical fiber scanner, and there is a problem that it is difficult to obtain stable scanning performance.
本発明は、上述した事情に鑑みてなされたものであって、組立精度を向上して安定した走査性能を得ることができる光ファイバスキャナおよびこれを備える照明装置および観察装置を提供することを目的とする。 The present invention has been made in view of the above-described circumstances, and an object thereof is to provide an optical fiber scanner capable of improving assembly accuracy and obtaining stable scanning performance, and an illumination device and an observation device including the same. And
上記目的を達成するため、本発明は以下の手段を提供する。
本発明の第1の態様は、長手軸を有し、先端部から光を射出する光ファイバと、前記先端部よりも前記光ファイバの基端部側の位置において前記光ファイバの外周面に固定された固定部材とを備え、該固定部材が、前記光ファイバの第1の径方向において前記光ファイバと隣接し、電圧の印加によって前記光ファイバの長手方向に伸縮する第1の振動部と、前記第1の径方向と交差する前記光ファイバの第2の径方向において前記光ファイバと隣接し、電圧の印加によって前記光ファイバの長手方向に伸縮する第2の振動部と、前記第1の振動部と前記第2の振動部とを接続する接続部とを備え、前記第1の振動部が、前記光ファイバの外周面に突き当たる第1の内面を有し、前記第2の振動部が、前記第1の内面と角度を成して配置され、前記光ファイバの外周面に突き当たる第2の内面を有する光ファイバスキャナである。In order to achieve the above object, the present invention provides the following means.
According to a first aspect of the present invention, an optical fiber having a longitudinal axis and emitting light from a distal end portion is fixed to the outer peripheral surface of the optical fiber at a position closer to the proximal end portion of the optical fiber than the distal end portion. A first vibrating section that is adjacent to the optical fiber in the first radial direction of the optical fiber and expands and contracts in the longitudinal direction of the optical fiber by applying a voltage; A second vibrating section that is adjacent to the optical fiber in a second radial direction of the optical fiber that intersects the first radial direction and that expands and contracts in the longitudinal direction of the optical fiber by application of a voltage; and A connecting portion that connects the vibrating portion and the second vibrating portion, wherein the first vibrating portion has a first inner surface that abuts an outer peripheral surface of the optical fiber, and the second vibrating portion is , Arranged at an angle with the first inner surface, An optical fiber scanner having a second inner surface abuts the outer circumferential face of the serial optical fiber.
本発明の第1の態様によれば、第1の振動部に電圧が印加されると、該第1の振動部が光ファイバの長手方向に変形することによって光ファイバが第1の径方向に屈曲変形し、光ファイバの先端が第1の径方向に変位する。これにより、光ファイバの先端から射出される光が第1の径方向に走査される。同様に、第2の振動部に電圧が印加されると、該第2の振動部が光ファイバの長手方向に変形することによって光ファイバが第2の径方向に屈曲変形し、光ファイバの先端が第2の径方向に変位する。これにより、光ファイバの先端から射出される光が、第1の径方向に交差する第2の径方向に走査される。したがって、第1の振動部および第2の振動部に同時に電圧を印加することによって、光を2次元的に走査することができる。 According to the first aspect of the present invention, when a voltage is applied to the first vibrating portion, the first vibrating portion is deformed in the longitudinal direction of the optical fiber, so that the optical fiber is moved in the first radial direction. The optical fiber is bent and deformed, and the tip of the optical fiber is displaced in the first radial direction. Thereby, the light emitted from the tip of the optical fiber is scanned in the first radial direction. Similarly, when a voltage is applied to the second vibrating portion, the second vibrating portion is deformed in the longitudinal direction of the optical fiber, whereby the optical fiber is bent and deformed in the second radial direction, and the tip of the optical fiber is deformed. Is displaced in the second radial direction. Thereby, the light emitted from the tip of the optical fiber is scanned in the second radial direction intersecting the first radial direction. Therefore, light can be scanned two-dimensionally by simultaneously applying a voltage to the first vibrating portion and the second vibrating portion.
この場合に、第1の振動部および第2の振動部はそれぞれ、単一の部材からなる固定部材の一部分として構成されているので、第1の振動部と第2の振動部との相対位置は固定である。さらに、光ファイバスキャナの組立工程において、互いに角度を成す第1の内面および第2の内面に光ファイバの外周面を径方向に突き当てることによって、固定部材に対して光ファイバが所定の位置に位置決めされる。したがって、第1の振動部、第2の振動部および光ファイバの3者間の相対位置が一意に決まる。これにより、光ファイバスキャナの組立精度を向上し、安定した走査性能を得ることができる。 In this case, since each of the first vibrating portion and the second vibrating portion is configured as a part of a fixed member made of a single member, the relative position between the first vibrating portion and the second vibrating portion. Is fixed. Further, in the assembly process of the optical fiber scanner, the optical fiber is brought into a predetermined position with respect to the fixing member by abutting the outer peripheral surface of the optical fiber against the first inner surface and the second inner surface that form an angle with each other in the radial direction. Positioned. Therefore, the relative position between the three parts of the first vibration part, the second vibration part, and the optical fiber is uniquely determined. Thereby, the assembly accuracy of the optical fiber scanner can be improved and stable scanning performance can be obtained.
上記第1の態様においては、前記接続部の少なくとも一部分が、前記第1の振動部および前記第2の振動部の振動吸収性よりも高い振動吸収性を有していてもよい。
このようにすることで、第1の振動部と第2の振動部との間の接続部において振動が吸収されるので、第1の振動部と第2の振動部との間で伸縮振動が伝達し合うことを防止することができる。In the first aspect, at least a part of the connection portion may have a vibration absorption higher than that of the first vibration portion and the second vibration portion.
By doing so, vibration is absorbed at the connecting portion between the first vibrating portion and the second vibrating portion, so that stretching vibration is generated between the first vibrating portion and the second vibrating portion. It is possible to prevent transmission.
上記第1の態様においては、前記接続部の前記光ファイバとは反対側に位置する外側部分が、前記第1の振動部および前記第2の振動部の振動吸収性よりも高い振動吸収性を有することが好ましい。
このようにすることで、第1の振動部および第2の振動部とは異なる材料を用いて接続部の振動吸収性を高める場合に、接続部の加工を容易にすることができる。In the first aspect, the outer portion of the connecting portion located on the opposite side of the optical fiber has a higher vibration absorption than the vibration absorption of the first vibration portion and the second vibration portion. It is preferable to have.
By doing in this way, when improving the vibration absorptivity of a connection part using the material different from a 1st vibration part and a 2nd vibration part, the process of a connection part can be made easy.
上記第1の態様においては、前記固定部材が、前記光ファイバの前記第1の内面とは反対側に設けられ、前記光ファイバの外周面に接触する第3の内面を有していてもよい。
このようにすることで、光ファイバスキャナの組立工程において、第1の内面、第2の内面および第3の内面によって囲まれる空間内に開口部から光ファイバを径方向に挿入することができる。さらに、3つの内面によって周方向に位置が異なる3点で光ファイバの外周面を支持することによって、光ファイバをより安定的に保持することができる。In the first aspect, the fixing member may have a third inner surface that is provided on the opposite side of the first inner surface of the optical fiber and contacts the outer peripheral surface of the optical fiber. .
Thus, in the optical fiber scanner assembly process, the optical fiber can be inserted in the radial direction from the opening into the space surrounded by the first inner surface, the second inner surface, and the third inner surface. Furthermore, the optical fiber can be held more stably by supporting the outer peripheral surface of the optical fiber at three points whose positions are different in the circumferential direction by the three inner surfaces.
上記第1の態様においては、前記光ファイバの前記第1の振動部とは反対側に設けられ、電圧の印加によって前記光ファイバの長手方向に伸縮する第3の振動部を備え、該第3の振動部が、前記第3の内面を有していてもよい。
このようにすることで、第1の径方向においてより強い変形力を第1および第3の振動部によって光ファイバに与えることができる。In the first aspect, the optical fiber further includes a third vibration part that is provided on the opposite side of the first vibration part and expands and contracts in the longitudinal direction of the optical fiber when a voltage is applied. The vibrating portion may have the third inner surface.
By doing so, a stronger deformation force in the first radial direction can be applied to the optical fiber by the first and third vibrating parts.
上記第1の態様においては、前記固定部材が、前記光ファイバの前記第2の内面とは反対側において前記第2の径方向に開放されていてもよい。
上記第1の態様においては、前記第1の内面および前記第3の内面が、前記第2の径方向において前記光ファイバの半径よりも大きな寸法を有し、前記固定部材の、前記光ファイバの前記第2の内面とは反対側における開口が、前記第2の径方向に垂直な方向おいて前記光ファイバの直径よりも大きな寸法を有していてもよい。
このようにすることで、開口部から容易に光ファイバを挿入することができる。また、光ファイバの中心軸が3つの内面によって囲まれる空間内に位置するように、光ファイバを配置することができる。In the first aspect, the fixing member may be opened in the second radial direction on the side opposite to the second inner surface of the optical fiber.
In the first aspect, the first inner surface and the third inner surface have a dimension larger than the radius of the optical fiber in the second radial direction, and the fixing member of the optical fiber The opening on the side opposite to the second inner surface may have a dimension larger than the diameter of the optical fiber in a direction perpendicular to the second radial direction.
By doing in this way, an optical fiber can be easily inserted from an opening part. Further, the optical fiber can be arranged so that the central axis of the optical fiber is located in a space surrounded by the three inner surfaces.
上記第1の態様においては、前記第2の径方向における前記第2の振動部の寸法が、前記第1の径方向における前記第1の振動部および前記第3の振動部の寸法よりも大きくてもよい。
このようにすることで、第1の径方向における光ファイバの屈曲振動の共振周波数と第2の径方向における光ファイバの屈曲振動の共振周波数とが近くなる。したがって、3つの振動部に交番電圧を与えて光ファイバを屈曲振動させる場合に、光ファイバの屈曲振動をより安定させることができる。In the first aspect, the dimension of the second vibration part in the second radial direction is larger than the dimensions of the first vibration part and the third vibration part in the first radial direction. May be.
By doing so, the resonance frequency of the bending vibration of the optical fiber in the first radial direction becomes close to the resonance frequency of the bending vibration of the optical fiber in the second radial direction. Therefore, when the optical fiber is bent and vibrated by applying alternating voltages to the three vibrating portions, the bending vibration of the optical fiber can be further stabilized.
上記第1の態様においては、前記固定部材が、前記第1の振動部、前記第2の振動部および前記接続部を備える第1の固定部材と、前記光ファイバの前記第2の内面とは反対側に設けられ、前記光ファイバの外周面に接触する第4の内面を有する第4の振動部を備える第2の固定部材とを備え、前記第1の固定部材および前記第2の固定部材が、前記長手軸回りの周方向において互いに隣接して配置され、前記光ファイバの外周面を囲む筒状に密着状態に組み立てられていてもよい。
このようにすることで、光ファイバスキャナの組立工程において、第1の固定部材の第1の内面および第2の内面に光ファイバの外周面を突き当てて位置決めした後、第1の固定部材および第2の固定部材が筒を形成するように、第2の固定部材を第1の固定部材に取り付けることができる。さらに、4つの内面によって周方向に位置が異なる4点で光ファイバの外周面を支持することによって、光ファイバをより安定的に保持することができる。In the first aspect, the fixing member includes the first fixing member including the first vibrating portion, the second vibrating portion, and the connecting portion, and the second inner surface of the optical fiber. A second fixing member that is provided on the opposite side and includes a fourth vibrating portion having a fourth inner surface that contacts the outer peripheral surface of the optical fiber, and the first fixing member and the second fixing member However, they may be arranged adjacent to each other in the circumferential direction around the longitudinal axis, and assembled in a close-contact state in a cylindrical shape surrounding the outer peripheral surface of the optical fiber.
In this manner, in the assembly process of the optical fiber scanner, after positioning the outer peripheral surface of the optical fiber against the first inner surface and the second inner surface of the first fixing member, the first fixing member and The second fixing member can be attached to the first fixing member such that the second fixing member forms a cylinder. Furthermore, the optical fiber can be held more stably by supporting the outer peripheral surface of the optical fiber at four points whose positions are different in the circumferential direction by the four inner surfaces.
上記第1の態様においては、前記固定部材が、前記第1の振動部、前記第2の振動部および前記接続部を備える第1の固定部材と、前記光ファイバの前記第1の内面とは反対側に設けられ、前記光ファイバの外周面に接触する第3の内面を有する第3の振動部と、前記光ファイバの前記第2の内面とは反対側に設けられ、前記光ファイバの外周面に接触する第4の内面を有する第4の振動部と、前記第3の振動部と前記第4の振動部とを接続する第2の接続部とを備える第2の固定部材とを備え、前記第1の固定部材および前記第2の固定部材が、前記長手軸回りの周方向において互いに隣接し、前記光ファイバの外周面を取り囲む筒状に密着状態に組み立てられていてもよい。
このようにすることで、光ファイバスキャナの組立工程において、第1の固定部材の第1の内面および第2の内面に光ファイバの外周面を突き当てて位置決めした後、第1の固定部材および第2の固定部材が筒を形成するように、第2の固定部材を第1の固定部材に取り付けることができる。さらに、4つの内面によって周方向に位置が異なる4点で光ファイバの外周面を支持することによって、光ファイバをより安定的に保持することができる。In the first aspect, the fixing member includes a first fixing member including the first vibrating portion, the second vibrating portion, and the connecting portion, and the first inner surface of the optical fiber. A third vibrating portion provided on the opposite side and having a third inner surface that contacts the outer peripheral surface of the optical fiber, and provided on the opposite side of the second inner surface of the optical fiber, the outer periphery of the optical fiber A second fixing member including a fourth vibrating portion having a fourth inner surface that contacts the surface, and a second connecting portion connecting the third vibrating portion and the fourth vibrating portion. The first fixing member and the second fixing member may be assembled in close contact with each other in a cylindrical shape adjacent to each other in the circumferential direction around the longitudinal axis and surrounding the outer peripheral surface of the optical fiber.
In this manner, in the assembly process of the optical fiber scanner, after positioning the outer peripheral surface of the optical fiber against the first inner surface and the second inner surface of the first fixing member, the first fixing member and The second fixing member can be attached to the first fixing member such that the second fixing member forms a cylinder. Furthermore, the optical fiber can be held more stably by supporting the outer peripheral surface of the optical fiber at four points whose positions are different in the circumferential direction by the four inner surfaces.
上記第1の態様においては、前記第1の固定部材および前記第2の固定部材が、前記周方向の両端に前記長手方向の少なくとも一部に沿って面取り部を有し、前記第1の固定部材および前記第2の固定部材が、前記面取り部同士を密着させて密着状態に組み立てられていてもよい。
このようにすることで、第1の固定部材および第2の固定部材が互いに密着するように容易に組み立てることができる。In the first aspect, the first fixing member and the second fixing member have chamfered portions along at least a part of the longitudinal direction at both ends in the circumferential direction, and the first fixing The member and the second fixing member may be assembled in a close contact state by bringing the chamfered portions into close contact with each other.
By doing in this way, it can assemble easily so that a 1st fixing member and a 2nd fixing member may mutually adhere.
上記第1の態様においては、前記光ファイバの外周面に、前記光ファイバの基端から前記固定部材の先端近傍まで前記外周面を被覆する金属被膜が設けられていてもよい。
このようにすることで、精密な接合に適した半田を固定部材と光ファイバとの接合に用いることができるので、組立精度をさらに向上することができる。また、金属被膜によって光ファイバを保護することができる。さらに、光ファイバを介して各振動部と電気的に接続される他の部材をグランド(GND)電極として使用することができるので、GND用のリード線を固定部材に直接接続する必要がなく、リード線の配線を容易にすることができる。In the first aspect, a metal coating that covers the outer peripheral surface from the proximal end of the optical fiber to the vicinity of the distal end of the fixing member may be provided on the outer peripheral surface of the optical fiber.
By doing in this way, since the solder suitable for precise joining can be used for joining the fixing member and the optical fiber, the assembly accuracy can be further improved. Further, the optical fiber can be protected by the metal coating. Furthermore, since other members that are electrically connected to each vibration part via an optical fiber can be used as a ground (GND) electrode, there is no need to directly connect the GND lead wire to the fixing member, Lead wires can be easily wired.
上記第1の態様においては、前記光ファイバが、前記第1の径方向および前記第2の径方向に側面を有する角柱形状であってもよい。
このようにすることで、光ファイバの第1の径方向の振動および第2の径方向の振動を互いに確実に分離することができる。In the first aspect, the optical fiber may have a prismatic shape having side surfaces in the first radial direction and the second radial direction.
In this way, the first radial vibration and the second radial vibration of the optical fiber can be reliably separated from each other.
本発明の第2の態様は、照明光を発生する光源と、該光源に前記光ファイバの基端が接続される第1の態様に係る光ファイバスキャナとを備える照明装置である。
本発明の第3の態様は、第2の態様に係る照明装置と、該照明装置からの照明光が被写体に照射されることにより、被写体から戻る戻り光を検出する光検出部と、前記固定部材の前記第1の振動部および前記第2の振動部に前記電圧を供給する電圧供給部とを備える観察装置である。According to a second aspect of the present invention, there is provided an illuminating apparatus including a light source that generates illumination light and an optical fiber scanner according to the first aspect in which a proximal end of the optical fiber is connected to the light source.
According to a third aspect of the present invention, there is provided the illumination device according to the second aspect, a light detection unit that detects return light returning from the subject by irradiating the subject with illumination light from the illumination device, and the fixed unit. It is an observation apparatus provided with the voltage supply part which supplies the said voltage to the said 1st vibration part and said 2nd vibration part of a member.
本発明によれば、組立精度を向上して安定した走査性能を得ることができるという効果を奏する。 According to the present invention, it is possible to improve the assembly accuracy and obtain stable scanning performance.
(第1の実施形態)
以下に、本発明の第1の実施形態に係る光ファイバスキャナ1、照明装置10および観察装置100について図1から図8を参照して説明する。
本実施形態に係る観察装置100は、図1に示されるように、細長い挿入部20aを有する内視鏡20と、該内視鏡20に接続された制御装置本体30と、該制御装置本体30に接続されたディスプレイ40とを備えている。観察装置100は、内視鏡20の挿入部20aの先端から射出される照明光を被写体A上でスパイラル状の走査軌跡Bに沿って走査し、被写体Aの画像を取得する光走査型内視鏡装置である。(First embodiment)
Hereinafter, an
As shown in FIG. 1, the
観察装置100は、図2に示されるように、被写体Aに照明光を照射する照明装置10と、照明光が照射されることによって被写体Aから戻る戻り光を検出するフォトダイオードのような光検出器(光検出部)60と、照明装置10および光検出器60を駆動制御する駆動制御装置(電圧供給部)70とをさらに備えている。光検出器60および駆動制御装置70は制御装置本体30内に設けられている。
As shown in FIG. 2, the
照明装置10は、制御装置本体30内に設けられ照明光を発生する光源50と、挿入部20a内に設けられ、光源50から発せられた照明光を導光して先端から射出する照明用の光ファイバ2を有する光ファイバスキャナ1と、光ファイバ2よりも先端側に配置され、光ファイバ2から射出された照明光を集光させる集光レンズ11と、光ファイバスキャナ1および集光レンズ11を収納する細長い筒状の枠体12と、該枠体12の外周面上に周方向に配列して設けられ、被写体Aからの戻り光(例えば、照明光の反射光または蛍光)を光検出器60に導光する複数の検出用の光ファイバ13とを備えている。
The illuminating
光ファイバスキャナ1は、図2および図3に示されるように、光ファイバ2と、光ファイバ2の外周面に固定された固定部材3と、該固定部材3よりも基端側において光ファイバ2に設けられ光ファイバ2を枠体12に固定する固定部4とを備えている。
As shown in FIGS. 2 and 3, the
光ファイバ2は、マルチモードファイバまたはシングルモードファイバであり、長手軸を有する円柱状のガラス材からなる。光ファイバ2は、枠体12の長手方向に沿って配され、枠体12の基端から制御装置本体30へ延びている。光ファイバ2の先端は枠体12の内部の先端部近傍に配置され、光ファイバ2の基端は制御装置本体30内の光源50に接続されている。
The
固定部材3は、光ファイバ2の先端よりも該光ファイバ2の基端側の位置において光ファイバ2の外周面に設けられ、光ファイバ2の先端部分(以下、「突出部」という。)2aが固定部材3の先端面から突出している。以下、光ファイバ2の長手方向をZ方向とし、光ファイバ2の互いに直交する2つの径方向をX方向(第1の径方向)およびY方向(第2の径方向)とする。
The fixing
XY平面における固定部材3の横断面形状は、図3および図4に示されるように、光ファイバ2の円筒状の外周面に互いに垂直な2つの平坦な内面51a,52aで接するL字形状である。2つの内面51a,52aと光ファイバ2の外周面は、接着剤によって固定されている。固定部材3は、全体にわたって均質な圧電材料(例えば、チタン酸ジルコン酸鉛)から形成され、継ぎ目の無い一体構造を有する。このような固定部材3は、例えば、角柱状の圧電材料から切り出すことによって作製される。
As shown in FIGS. 3 and 4, the cross-sectional shape of the fixing
固定部材3は、光ファイバ2とX方向に隣接する第1の振動部51と、光ファイバ2とY方向に隣接する第2の振動部52と、第1の振動部51と第2の振動部52とを接続する接続部6とから構成されている。接続部6は、第1の振動部51の第2の振動部52側に位置する端部と、第2の振動部52の第1の振動部51側に位置する端部との間に設けられている。
The fixing
固定部材3の先端側および基端側は、Z方向に開放され、固定部材3の、光ファイバ2の第1の振動部51とは反対側および第2の振動部52とは反対側は、それぞれX方向およびY方向に開放されている。したがって、光ファイバ2と固定部材3との組立工程において、光ファイバ2を内面51a,52aに向かって径方向に接近させて内面51a,52aに突き当てることができるようになっている。
The distal end side and the proximal end side of the fixing
第1の振動部51は、光ファイバ2の外周面に突き当たる平坦な第1の内面51aと、該第1の内面51aよりもX方向において外側に位置し、第1の内面51aと対向する第1の外面51bとを有している。第1の内面51aは、光ファイバ2の外周面のY方向の接線に沿ってZ方向に平行に配置されている。第1の内面51aおよび第1の外面51bにはそれぞれ電極71a,71bが形成され、第1の内面51aと第1の外面51bとの間の領域において圧電材料がX方向に分極している。これにより、第1の内面51aと第1の外面51bとの間には、電極71a,71b間の電圧の印加によってZ方向に伸縮する第1の圧電活性領域51cが形成されている。図中の矢印Pは、圧電材料の分極方向を示している。
The first vibrating
第2の振動部52は、光ファイバ2の外周面に突き当たる平坦な第2の内面52aと、該第2の内面52aよりもY方向において外側に位置し、第2の内面52aと対向する第2の外面52bとを有している。第2の内面52aは、光ファイバ2の外周面のX方向の接線に沿ってZ方向に平行に配置されている。第2の内面52aおよび第2の外面52bにはそれぞれ電極72a,72bが形成され、第2の内面52aと第2の外面52bとの間の領域において圧電材料がY方向に分極している。これにより、第2の内面52aと第2の外面52bとの間には、電極72a,72b間の電圧の印加によってZ方向に伸縮する第2の圧電活性領域52cが形成されている。
The second vibrating
第1の振動部51の電極71a,71bは、光ファイバ2の中心軸をY方向に跨ぐように配置されている。電極71a,71bは、光ファイバ2の中心軸の両側における寸法が等しくなるように配置されていることが好ましい。
第2の振動部52の電極72a,72bは、光ファイバ2の中心軸をX方向に跨ぐように配置されている。電極72a,72bは、光ファイバ2の中心軸の両側における寸法が等しくなるように配置されていることが好ましい。The
The
電極71bにはA相用のリード線8Aが接続され、電極72bにはB相用のリード線8Bが接続され、電極71aまたは電極72aにはGND用のリード線8Gが接続されている。リード線8A,8B,8Gは、制御装置本体30内の駆動制御装置70に接続されている。電極71a,71b,72a,72bとリード線8A,8B,8Gとの接続には導電性接着剤または半田が使用される。
A
なお、図3および図4に示される電極71a,72aは、内面51a,52a全面にそれぞれ形成されて互いに接続されているが、これに代えて、図5に示されるように、電極71a,72aが内面51a,52aの一部分のみにそれぞれ形成されて互いに分離されていてもよい。この場合には、GND用のリード線8Gは、電極71aおよび電極72aの各々に1本ずつ接続される。外面51b,52bに形成される電極71b,72bも、図5に示されるように、外面51b,52bの一部分のみに形成されていてもよい。
The
固定部4は、円柱状の部材からなり、光ファイバ2の径方向外側に設けられている。固定部4の内周面は光ファイバ2の外周面と接着剤によって固定され、固定部4の外周面は枠体12の内壁に固定されている。これにより、光ファイバ2が先端を自由端とする片持ち梁状に固定部4によって支持されている。
The fixing
駆動制御装置70は、A相用のリード線8Aを介して電極71bに所定の駆動周波数を有するA相の交番電圧を印加し、B相用のリード線8Bを介して電極72bに所定の駆動周波数を有するB相の交番電圧を印加する。所定の駆動周波数は、光ファイバ2の突出部2aの固有振動数と等しい周波数または固有振動数の近傍の周波数に設定される。ここで、駆動制御装置70は、位相が互いにπ/2だけ異なり、かつ、振幅が正弦波状に時間変化するA相の交番電圧およびB相の交番電圧をA相用のリード線8AおよびB相用のリード線8Bにそれぞれ供給する。
The
次に、このように構成された光ファイバスキャナ1、照明装置10および観察装置100の作用について説明する。
本実施形態に係る観察装置100を用いて被写体Aを観察するには、駆動制御装置70を作動させ、光源50から光ファイバ2に照明光を供給させるとともに、リード線8A,8Bを介して電極71b,72bに所定の駆動周波数を有する交番電圧を印加させる。Next, operations of the
In order to observe the subject A using the
A相の交番電圧が電極71bに供給されて第1の圧電活性領域51cにX方向に電圧が印加されると、第1の圧電活性領域51cが分極方向に直交するZ方向に伸縮振動し、固定部4の位置を節とし光ファイバ2の先端を腹とするX方向の屈曲振動が光ファイバ2の突出部2aに励起され、光ファイバ2の先端がX方向に振動する。これにより、光ファイバ2の先端から射出される照明光がX方向に直線的に走査される。
When an A-phase alternating voltage is supplied to the
B相の交番電圧が電極72bに供給されて第2の圧電活性領域52cにY方向に交番電圧が印加されると、第2の圧電活性領域52cが分極方向に直交するZ方向に伸縮振動し、固定部4の位置を節とし光ファイバ2の先端を腹とするY方向の屈曲振動が光ファイバ2の突出部2aに励起され、光ファイバ2の先端がY方向に振動する。これにより、光ファイバ2の先端から射出される照明光がY方向に直線的に走査される。
When a B-phase alternating voltage is supplied to the
ここで、A相の交番電圧の位相とB相の交番電圧の位相とは互いにπ/2ずれており、かつ、A相の交番電圧およびB相の交番電圧の振幅が正弦波状に時間変化することによって、光ファイバ2の先端がスパイラル状の軌跡に沿って振動し、照明光が被写体A上においてスパイラル状の軌跡に沿って2次元的に走査される。また、駆動周波数は突出部2aの固有振動数と等しいまたは近傍の周波数であるので、突出部2aを効率的に励振させることができる。
Here, the phase of the A-phase alternating voltage and the phase of the B-phase alternating voltage are shifted from each other by π / 2, and the amplitudes of the A-phase alternating voltage and the B-phase alternating voltage change in a sine wave shape over time. As a result, the tip of the
被写体Aからの戻り光は、複数本の光ファイバ13によって受光され、その強度が光検出器60によって検出される。駆動制御装置70は、照明光の走査周期と同期して光検出器60に戻り光を検出させ、検出された戻り光の強度を照明光の走査位置と対応付けることによって被写体Aの画像を生成する。生成された画像は、制御装置本体30からディスプレイ40に出力され該ディスプレイ40に表示される。
Return light from the subject A is received by a plurality of
ここで、光ファイバスキャナ1の組立方法について説明する。
本実施形態に係る光ファイバスキャナ1を組み立てるには、固定部材3の第1の内面51aおよび第2の内面52aに接着剤を塗布する。次に、第1の内面51aおよび第2の内面52aの両方に光ファイバ2の外周面が突き当たるように、光ファイバ2と固定部材3との相対位置を決定する。次に、接着剤を硬化させて光ファイバ2の外周面に固定部材3を固定する。これにより、光ファイバ2と固定部材3とを組み立てることができる。Here, an assembling method of the
To assemble the
この場合に、本実施形態によれば、光ファイバ2をX方向およびY方向に屈曲振動させるための2つの振動部51,52はそれぞれ、単一の部材から形成される固定部材3の一部分である。すなわち、第1の振動部51と第2の振動部52との相対位置は固定である。さらに、固定部材3が有する互いに垂直な2つの内面51a,52aに光ファイバ2の外周面を突き当てることによって、固定部材3に対して光ファイバ2が所定の位置に位置決めされる。したがって、第1の振動部51と第2の振動部52と光ファイバ2との間の相対位置を一意に決めることができる。これにより、光ファイバスキャナ1の組立精度を向上し、所望の走査性能を有する光ファイバスキャナ1を安定的に製造することができるという利点がある。
In this case, according to the present embodiment, the two vibrating
本実施形態においては、固定部材3が、継ぎ目の無い一体構造からなることしたが、これに代えて、第1の振動部51、第2の振動部52および接続部6を構成する3個のブロックを互いに接合することによって、全体として単一の部材からなる固定部材3が形成されていてもよい。
In the present embodiment, the fixing
本実施形態においては、接続部6の全体が圧電材料からなることとしたが、これに代えて、図6および図7に示されるように、接続部6の少なくとも一部分が、第1の振動部51および第2の振動部52のうち少なくとも一方よりも高い振動吸収性を有する振動吸収部材9から構成されていてもよい。図6の例においては、接続部6の一部分のみが振動吸収部材9から構成されている。図7の例においては、接続部6の全体が振動吸収部材9から構成されている。
In the present embodiment, the
このようにすることで、第1の圧電活性領域51cと第2の圧電活性領域52cとの間での振動の伝達を抑制することができる。振動吸収部材9の材料は、硬質な樹脂、例えばPEEK、エンジニアプラスチックまたはエラストマであることが好ましい。
図6に示されるように、接続部6の一部分のみに振動吸収部材9を設ける場合には、振動吸収部材9は、接続部6のうち光ファイバ2とは反対側に位置する外側部分に設けられることが好ましい。このようにすることで、接続部6の加工を容易にすることができる。By doing in this way, transmission of vibration between the 1st piezoelectric
As shown in FIG. 6, when the
本実施形態においては、単一の固定部材3を備えることとしたが、これに代えて、図8に示されるように、光ファイバ2を取り囲む四角筒を固定部材3と共に形成するように、固定部材(第1の固定部材)3と周方向に隣接して配置されるもう1つの固定部材(第2の固定部材)301をさらに備えていてもよい。
第2の固定部材301は、第1の固定部材3と同様に、XY平面において、光ファイバ2の外周面に互いに垂直な2つの平坦な内面53a,54aで接するL字形状の横断面形状を有している。In the present embodiment, the
Similar to the first fixing
第2の固定部材301は、第1の振動部51とは反対側において光ファイバ2とX方向に隣接する第3の振動部53と、第2の振動部52とは反対側において光ファイバ2とY方向に隣接する第4の振動部54と、第3の振動部53と第4の振動部54とを接続する接続部(第2の接続部)601とから構成されている。
The
第3の振動部53は、第1の振動部51と同様の構成を有している。すなわち、第3の振動部53は、光ファイバ2をX径方向に挟んで第1の内面51aと対向し、光ファイバ2の外周面に突き当たる平坦な第3の内面53aを有している。第3の振動部53の内面53aには、もう1本のGND用のリード線8Gが接続される電極73aが形成され、第3の振動部53の外面53bには、もう1本のA相用のリード線8Aが接続される電極73bが形成されている。これにより、内面53aと外面53bとの間には、Z方向に伸縮する第3の圧電活性領域53cが形成されている。
The third vibrating
第4の振動部54は、第2の振動部52と同様の構成を有している。すなわち、第4の振動部54は、光ファイバ2をY径方向に挟んで第2の内面52aと対向し、光ファイバ2aの外周面に突き当たる平坦な第4の内面54aを有している。第4の振動部54の内面54aには、電極73aと接続する電極74aが形成され、第4の振動部54の外面54bには、もう1本のB相用のリード線8Bが接続される電極74bが形成されている。これにより、内面54aと外面54bとの間には、Z方向に伸縮する第4の圧電活性領域54cが形成されている。
The fourth vibrating
光ファイバスキャナの組立工程において、第1および第2の内面51a,52aに光ファイバ2の外周面が突き当たるように光ファイバ2と第1の固定部材3との相対位置を決定した後、第2の固定部材301を、第3および第4の内面53a,54aが光ファイバ2の外周面に突き当たるように、第1の固定部材3および光ファイバ2に対して位置決めする。このときに、周方向に隣接する第1の振動部51の端部と第4の振動部54の端部とが互いに密着し、周方向に隣接する第2の振動部52の端部と第3の振動部53の端部とが互いに密着するように、第2の固定部材301の周方向の両端部の形状が設計されている。次に、接着剤を硬化させて光ファイバ2の外周面に固定部材3,301を固定する。
In the assembly process of the optical fiber scanner, the relative position between the
本変形例によれば、光ファイバ2の外周面を全周にわたって覆う固定部材3,301によって、光ファイバ2を保護することができる。また、光ファイバ2は、X方向およびY方向にそれぞれ2つの圧電活性領域51c,53c;52c,54cの伸縮振動によって振動させられるので、より大きな振動振幅を得ることができる。
According to this modification, the
(第2の実施形態)
次に、本発明の第2の実施形態に係る光ファイバスキャナ101、照明装置および観察装置について図9から図12を参照して説明する。本実施形態においては、第1の実施形態と異なる構成について主に説明し、第1の実施形態と共通する構成については同一の符号を付して説明を省略する。(Second Embodiment)
Next, an
本実施形態に係る光ファイバスキャナ101は、図9および図10に示されるように、固定部材31が、第1の振動部51とは反対側において光ファイバ2とX方向に隣接する第3の振動部53と、第3の振動部53と第2の振動部52とを接続するもう1つの接続部61とをさらに有している点で、第1の実施形態と異なっている。
As shown in FIGS. 9 and 10, the
接続部61は、第3の振動部53の第2の振動部52側に位置する端部と、第2の振動部52の第3の振動部53側に位置する端部との間に設けられている。したがって、XY平面における固定部材31の横断面形状は、2つの直角の角を有するU字形状であり、固定部材31は、光ファイバ2の第2の振動部52とは反対側において開放されている。固定部材31は、全体にわたって均質な圧電材料(例えば、チタン酸ジルコン酸鉛)から形成され、継ぎ目の無い一体構造を有する。このような固定部材31は、例えば、角柱状の圧電材料から切り出すことによって作製される。
The connecting
第3の振動部53は、光ファイバ2の外周面に突き当たる平坦な第3の内面53aと、該第3の内面53aよりもX方向において外側に位置し、第3の内面53aと対向する第3の外面53bとを有している。したがって、光ファイバ2は、3つの内面51a,52a,53aによって囲まれた空間内に配置され、光ファイバ2の外周面は、周方向に90°ずつずれた3点において内面51a,52a,53aによって支持されている。
The third vibrating
光ファイバ2の第2の振動部52とは反対側における開口のX方向の幅寸法Wは、光ファイバ2の直径以上である。したがって、光ファイバスキャナ101の組立工程において、3つの内面51a,52a,53aに囲まれる空間内に光ファイバ2を径方向に挿入することができるようになっている。
The width dimension W in the X direction of the opening on the side opposite to the second vibrating
第3の内面53aは、光ファイバ2の外周面のY方向の接線に沿ってZ方向に平行に配置されている。第1の内面51aおよび第3の内面53aのY方向における高さ寸法Hは、光ファイバ2の中心軸が3つの内面51a,52a,53aに囲まれる空間内に位置するように、光ファイバ2の半径よりも大きくなっている。
The third
第3の内面53aおよび第3の外面53bにはそれぞれ電極73a,73bが形成され、第3の内面53aと第3の外面53bとの間の領域において圧電材料がX方向に分極している。これにより、第3の内面53aと第3の外面53bとの間には、電極73a,73b間の電圧の印加によってZ方向に伸縮する第3の圧電活性領域53cが形成されている。電極73a,73bは、光ファイバ2の中心軸をY方向に跨ぐように配置されている。電極73a,73bは、光ファイバ2の中心軸の両側における寸法が等しくなるように配置されていることが好ましい。電極73a,73bは、図5に示される電極71a,72a,71b,72bのように、内面53aおよび外面53bの一部分のみにそれぞれ形成されていてもよい。
電極73bにはA相用のもう1つのリード線8Aが接続されている。駆動制御装置70は、A相用のリード線8Aを介して電極73bにA相の交番電圧を印加する。ここで、第1の圧電活性領域51cの分極方向と第3の圧電活性領域53cの分極方向は、X方向の同一の側を向いている。したがって、電極71bおよび電極73bにA相の交番電圧が同時に印加されると、第1の圧電活性領域51cおよび第3の圧電活性領域53cのうち、一方がZ方向に縮み、他方がZ方向に伸びることにより、光ファイバ2の突出部2aにX方向の屈曲振動が励起されるようになっている。
Another
第1および第3の圧電活性領域51c,53cのX方向における厚さ寸法(すなわち、電極71a,71b間の距離および電極73a,73b間の距離)ならびに第2の圧電活性領域52cのY方向における厚さ寸法(すなわち、電極72a,72b間の距離)は、互いに等しくなっている。駆動制御装置70は、A相の交番電圧の大きさの2倍の大きさを有するB相の交番電圧を電極72bに供給する。これにより、第1の振動部51および第3の振動部53によるX方向の屈曲振動の振幅と、第2の振動部52によるY方向の屈曲振動の振幅とが互いに等しくなり、光の走査軌跡全体の形状が真円状となる。
The thickness dimension in the X direction of the first and third piezoelectric
このような光ファイバスキャナ101を組み立てるには、固定部材31の第1の内面51a、第2の内面52aおよび第3の内面53aに接着剤を塗布する。次に、3つの内面51a,52a,53aによって囲まれる空間内に光ファイバ2を径方向に挿入し、第1の内面51a、第2の内面52aおよび第3の内面53aの全てに光ファイバ2の外周面が突き当たるように、光ファイバ2と固定部材31との相対位置を決定する。次に、接着剤を硬化させて光ファイバ2の外周面に固定部材31を固定する。これにより、光ファイバ2と固定部材31とを組み立てることができる。
In order to assemble such an
この場合に、本実施形態によれば、光ファイバ2をX方向およびY方向に屈曲振動させるための3つの振動部51,52,53はそれぞれ、単一の部材から形成される固定部材3の一部分である。すなわち、第1の振動部51と第2の振動部52と第3の振動部53との相対位置は固定である。さらに、固定部材31が有する3つの内面51a,52a,53aに光ファイバ2の外周面を突き当てることによって、固定部材31に対して光ファイバ2が所定の位置に位置決めされる。したがって、第1の振動部51と第2の振動部52と第3の振動部53と光ファイバ2との間の相対位置を一意に決めることができる。これにより、光ファイバスキャナ101の組立精度を向上し、所望の走査性能を有する光ファイバスキャナ101を安定的に製造することができるという利点がある。
In this case, according to the present embodiment, the three vibrating
本実施形態においては、3つの圧電活性領域51c,52c,53cの厚さ寸法が全て等しいこととしたが、これに代えて、図11に示されるように、第2の圧電活性領域52cが第1および第3の圧電活性領域51c,53cよりも大きな厚さ寸法を有していてもよい。
このようにすることで、突出部2aのX方向における屈曲振動の共振周波数とY方向における屈曲振動の共振周波数とが近くなるので、突出部2aをより安定的に屈曲振動させることができ、より安定した走査軌跡Bを得ることができる。In the present embodiment, the thickness dimensions of the three piezoelectric
By doing so, the resonance frequency of the bending vibration in the X direction of the
さらに、第2の圧電活性領域52cが第1および第3の圧電活性領域51c,53cの各々の2倍の厚さ寸法を有する場合には、A相およびB相の交番電圧の大きさが等しいときにX方向およびY方向における突出部2aの屈曲振動の振幅が等しくなる。すなわち、全ての電極71b,72b,73bに等しい大きさの交番電圧を供給すればよいので、交番電圧の制御を容易にすることができる。
Further, when the second piezoelectric
本実施形態においては、第3の振動部53に代えて、圧電材料以外の材料からなる支持部材が設けられていてもよい。この場合にも、光ファイバ2の外周面が周方向の3点で固定部材31によって支持されるように、支持部材が、光ファイバ2の外周面と接触する内面(第3の内面)を有する。
本実施形態においては、図6および図7に示されるような振動吸収部材9が、接続部6,61に設けられていてもよい。In the present embodiment, instead of the third vibrating
In the present embodiment, a
本実施形態においては、単一の固定部材31を備えることとしたが、これに代えて、図12に示されるように、光ファイバ2を取り囲む四角筒を固定部材31と共に形成するように、固定部材(第1の固定部材)31と周方向に隣接して配置されるもう1つの固定部材(第2の固定部材)311をさらに備えていてもよい。
第2の固定部材311は、光ファイバ2の外周面に平坦な内面54aで接する平板状であり、第2の振動部52とは反対側において光ファイバ2とY方向に隣接する第4の振動部54を備える。In the present embodiment, the single fixing
The
第4の振動部54は、第1の実施形態において説明した図8の第4の振動部54と同様の構成を有している。すなわち、本変形例における第4の振動部54は、光ファイバ2をY径方向に挟んで第2の内面2aと対向する平坦な第4の内面54aを有し、内面54aと外面54bとの間には、Z方向に伸縮する第4の圧電活性領域54cが形成されている。
The fourth vibrating
光ファイバスキャナの組立工程において、第1、第2および第3の内面51a,52a,53aに光ファイバ2の外周面が突き当たるように光ファイバ2と第1の固定部材31との相対位置を決定した後、第2の固定部材311を、第4の内面54aが光ファイバ2の外周面に突き当たるように、第1の固定部材31および光ファイバ2に対して位置決めする。このときに、周方向に隣接する第1の振動部51の端部と第4の振動部54の端部とが互いに密着し、周方向に隣接する第3の振動部53の端部と第4の振動部54の端部とが互いに密着するように、第2の固定部材311の両端部の形状が設計されている。次に、接着剤を硬化させて光ファイバ2の外周面に固定部材31,311を固定する。
In the assembly process of the optical fiber scanner, the relative position between the
本変形例によれば、光ファイバ2の外周面を全周にわたって覆う固定部材3,301によって、光ファイバ2を保護することができる。また、光ファイバ2は、X方向およびY方向にそれぞれ2つの圧電活性領域51c,53c;52c,54cの伸縮振動によって振動させられるので、より大きな振動振幅を得ることができる。
According to this modification, the
上述した第1および第2の実施形態においては、基端から固定部材3,31の先端近傍まで外周面が金属被膜によって被覆された光ファイバ2を使用してもよい。
このようにすることで、光ファイバ2と固定部材3,31の内面51a,52a,53aとの接合に、精密な接合に好適な半田を使用することができるので、光ファイバスキャナ1,101の組立精度をさらに向上することができる。また、金属被膜によって光ファイバ2を保護することができ、組み立て時における光ファイバ2の破損を防ぐことができる。さらに、内面51a,52a,53aの電極71a,72a,73aが金属被膜を介して固定部4と電気的に接続されるので、電極71a,72a,73aではなく固定部4に単一のGND用のリード線8Gを接続して固定部4を共通のGND電極として機能させることが可能となる。これにより、リード線8Gの配線作業を容易にすることができるという利点がある。In the first and second embodiments described above, the
By doing so, solder suitable for precise joining can be used for joining the
上述した第1のおよび第2の実施形態において、図8および図12に示されるような角筒を形成する2つの固定部材3,301;31,311を備える場合には、図13に示されるように、各固定部材3,301の周方向の端部に面取り部14,15が設けられていてもよい。
面取り部14,15は、第1の固定部材3と第2の固定部材301とを角筒状に組み立てたときに互いに密着するように、形成されている。図13には、平坦な面取り部14,15が示されているが、面取り部14,15は、凹凸を有してもよく、曲面であってもよい。また、面取り部14,15は、固定部材3,301の長手方向の全長にわたって形成されていてもよく、長手方向の一部分のみに形成されていてもよい。
このように面取り部14,15を設けることによって、2つの固定部材3,301を互いに容易に密着状態に組み立てることができる。In the first and second embodiments described above, when two fixing
The
By providing the chamfered
上述した第1および第2の実施形態においては、光ファイバ2が円柱状であることとしたが、これに代えて、図13に示されるように、X方向に対向する2つの側面とY方向に対向する2つの側面とを有する四角柱状の光ファイバ21を用いてもよい。光ファイバ21は、少なくとも2つの側面が固定部材の2つの内面51a,52aと突き当たるように、固定部材に対して位置決めされる。図13には、一例として、四角柱状の光ファイバ21と2つの固定部材3,301との組み合わせが示されているが、光ファイバ21を、これまで説明したいずれの固定部材と組み合わせてもよい。
このように、四角柱状の光ファイバ21を用いることによって、光ファイバ2のX方向の振動およびY方向の振動を互いに確実に分離することができる。In the first and second embodiments described above, the
In this way, by using the rectangular columnar
1,101 光ファイバスキャナ
2 光ファイバ
3,31 固定部材
4 固定部
51,52,53 振動部
51a,52a,53a 内面
51b,52b,53b 外面
51c,52c,53c 圧電活性領域
6,61 接続部
71a,71b,72a,72b,73a,73b 電極
8A,8B,8G リード線
9 振動吸収部材
10 照明装置
11 集光レンズ
12 枠体
13 光ファイバ
20 内視鏡
20a 挿入部
30 制御装置本体
40 ディスプレイ
50 光源
60 光検出器(光検出部)
70 駆動制御装置(電圧供給部)
100 観察装置
A 被写体
B 走査軌跡DESCRIPTION OF SYMBOLS 1,101
70 Drive control device (voltage supply unit)
100 Observation device A Subject B Scanning locus
Claims (15)
前記先端部よりも前記光ファイバの基端部側の位置において前記光ファイバの外周面に固定された固定部材とを備え、
該固定部材が、
前記光ファイバの第1の径方向において前記光ファイバと隣接し、電圧の印加によって前記光ファイバの長手方向に伸縮する第1の振動部と、
前記第1の径方向と交差する前記光ファイバの第2の径方向において前記光ファイバと隣接し、電圧の印加によって前記光ファイバの長手方向に伸縮する第2の振動部と、
前記第1の振動部と前記第2の振動部とを接続する接続部とを備え、
前記第1の振動部が、前記光ファイバの外周面に突き当たる第1の内面を有し、
前記第2の振動部が、前記第1の内面と角度を成して配置され、前記光ファイバの外周面に突き当たる第2の内面を有する光ファイバスキャナ。An optical fiber having a longitudinal axis and emitting light from the tip;
A fixing member fixed to the outer peripheral surface of the optical fiber at a position closer to the proximal end portion of the optical fiber than the distal end portion;
The fixing member is
A first vibrating portion adjacent to the optical fiber in a first radial direction of the optical fiber and extending and contracting in a longitudinal direction of the optical fiber by application of a voltage;
A second vibrating section adjacent to the optical fiber in a second radial direction of the optical fiber that intersects the first radial direction and extending and contracting in a longitudinal direction of the optical fiber by application of a voltage;
A connecting portion that connects the first vibrating portion and the second vibrating portion;
The first vibrating portion has a first inner surface that abuts against an outer peripheral surface of the optical fiber;
The optical fiber scanner, wherein the second vibrating portion has a second inner surface that is disposed at an angle with the first inner surface and abuts against an outer peripheral surface of the optical fiber.
該第3の振動部が、前記第3の内面を有する請求項4に記載の光ファイバスキャナ。A third vibrating portion provided on the opposite side of the optical fiber from the first vibrating portion, and extending and contracting in the longitudinal direction of the optical fiber by application of a voltage;
The optical fiber scanner according to claim 4, wherein the third vibrating portion has the third inner surface.
前記固定部材の、前記光ファイバの前記第2の内面とは反対側における開口が、前記第2の径方向に垂直な方向おいて前記光ファイバの直径よりも大きな寸法を有する請求項6に記載の光ファイバスキャナ。The first inner surface and the third inner surface have dimensions larger than the radius of the optical fiber in the second radial direction;
The opening of the fixing member on the side opposite to the second inner surface of the optical fiber has a size larger than the diameter of the optical fiber in a direction perpendicular to the second radial direction. Fiber optic scanner.
前記第1の振動部、前記第2の振動部および前記接続部を備える第1の固定部材と、
前記光ファイバの前記第2の内面とは反対側に設けられ、前記光ファイバの外周面に接触する第4の内面を有する第4の振動部を備える第2の固定部材とを備え、
前記第1の固定部材および前記第2の固定部材が、前記長手軸回りの周方向において互いに隣接して配置され、前記光ファイバの外周面を囲む筒状に密着状態に組み立てられている請求項4または請求項5に記載の光ファイバスキャナ。The fixing member is
A first fixing member comprising the first vibrating portion, the second vibrating portion, and the connecting portion;
A second fixing member provided with a fourth vibrating portion provided on the opposite side of the second inner surface of the optical fiber and having a fourth inner surface in contact with the outer peripheral surface of the optical fiber;
The first fixing member and the second fixing member are arranged adjacent to each other in a circumferential direction around the longitudinal axis, and are assembled in close contact with a cylindrical shape surrounding an outer peripheral surface of the optical fiber. An optical fiber scanner according to claim 4 or 5.
前記第1の振動部、前記第2の振動部および前記接続部を備える第1の固定部材と、
前記光ファイバの前記第1の内面とは反対側に設けられ、前記光ファイバの外周面に接触する第3の内面を有する第3の振動部と、前記光ファイバの前記第2の内面とは反対側に設けられ、前記光ファイバの外周面に接触する第4の内面を有する第4の振動部と、前記第3の振動部と前記第4の振動部とを接続する第2の接続部とを備える第2の固定部材とを備え、
前記第1の固定部材および前記第2の固定部材が、前記長手軸回りの周方向において互いに隣接し、前記光ファイバの外周面を取り囲む筒状に密着状態に組み立てられている請求項1から請求項3のいずれかに記載の光ファイバスキャナ。The fixing member is
A first fixing member comprising the first vibrating portion, the second vibrating portion, and the connecting portion;
A third vibrating part provided on the opposite side of the first inner surface of the optical fiber and having a third inner surface that contacts the outer peripheral surface of the optical fiber, and the second inner surface of the optical fiber A fourth vibration part provided on the opposite side and having a fourth inner surface that contacts the outer peripheral surface of the optical fiber, and a second connection part for connecting the third vibration part and the fourth vibration part A second fixing member comprising:
The first fixing member and the second fixing member are assembled in close contact with each other in a cylindrical shape adjacent to each other in the circumferential direction around the longitudinal axis and surrounding the outer peripheral surface of the optical fiber. Item 4. The optical fiber scanner according to Item 3.
前記第1の固定部材および前記第2の固定部材が、前記面取り部同士を密着させて密着状態に組み立てられている請求項9または請求項10に記載の光ファイバスキャナ。The first fixing member and the second fixing member have chamfered portions along at least part of the longitudinal direction at both ends in the circumferential direction,
The optical fiber scanner according to claim 9 or 10, wherein the first fixing member and the second fixing member are assembled in a close contact state with the chamfered portions in close contact with each other.
該光源に前記光ファイバの基端が接続される請求項1から請求項13のいずれかに記載の光ファイバスキャナとを備える照明装置。A light source that generates illumination light;
An illumination device comprising: the optical fiber scanner according to claim 1, wherein a base end of the optical fiber is connected to the light source.
該照明装置からの照明光が被写体に照射されることにより、被写体から戻る戻り光を検出する光検出部と、
前記固定部材の前記第1の振動部および前記第2の振動部に前記電圧を供給する電圧供給部とを備える観察装置。The lighting device according to claim 14;
A light detection unit that detects return light returning from the subject by irradiating the subject with illumination light from the illumination device; and
An observation apparatus comprising: a voltage supply unit that supplies the voltage to the first vibrating unit and the second vibrating unit of the fixing member.
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